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基于STM32的高效光伏能量转换系统设计 　　摘 要： 设计一种用于海岛上微传感器设备供电的光伏系统，以STM32作为主控制器，设计双轴跟踪平台实现太阳跟踪，研究了新的光照传感器布置方案；增加角度传感器SCA100T?D02测量太阳能板的方位角与高度角，控制器将其与GPS 模块对比进行位置辅助校准，形成闭环控制。主控制器根据MPPT算法采用PWM控制方式对锂电池充电。实验结果表明，该系统能够精准实现太阳跟踪，大幅度提高光伏转化效率，拥有广阔的应用价值与前景。 　　关键词： STM32； BH1750FVI； GPS； 传感节点； 双轴跟踪 　　中图分类号： TN344?34； TK51 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）19?0128?03 　　Abstract：A photovoltaic system used for microsensor equipment power supplying on the island was designed， which takes STM32 as the main controller. The dual?axis tracking platform was designed to realize the sun tracking. The new placement scheme of light sensor is studied， in which the angle sensor SCA100T?D02 is added to measure the azimuth angle and elevating angle of the solar panel. The angle sensor is compared with GPS module by the controller to perform the location auxiliary calibration and form the close?loop control. The main controller based on MPPT algorithm uses PWM control method for lithium battery charging. The experimental results show that the system can track the sun accurately， improve the efficiency of photovoltaic conversion greatly， and has broad application value and prospect. 　　Keywords： STM32； BH1750FVI； GPS； sensor node； dual?axis tracking 　　随着海岛开发范围的不断加大，海岛的生态环境问题日益突出。目前多采取放置无线传感节点监测环境信息。然而传感节点多数采用干电池作电源，造成电源供应不稳定，影响设备运行，且容易对环境造成污染。本文用光照传感器设计跟踪探头，达到光伏电池以最大功率输出的目的，同时采用PWM控制锂电池充电，以此提高光伏转化率，从而满足传感节点的用电量[1?3]。这种设计使海岛上的传感节点设备具有稳定的电力来源，具有较高的应用价值。 　　1 硬件设计方案 　　1.1 总体设计方案 　　系统采用STM32F103C单片机作主控制器，它具有高精度、低成本、低功耗的优点，适用于本系统设计[4]。由3个光照度传感器BH1750FVI制成跟踪探头，对太阳实现粗跟踪，利用STM32的串口实现与GPS模块的通信，得到当地的经度、纬度、时间等地理信息，与角度传感器SCA100T?D02测得的太阳能板角度一起构成闭环反馈信息，使太阳能板精确跟踪太阳。同时，主控制器以PWM驱动控制锂电池充电。LCD12864实时显示角度、光照等信息。系统设计框图如图1所示。 　　1.2 光照传感器模块设计 　　数字型光照传感器BH1750FVI具有优良的光谱响应特性，功耗低，内置16位A/D转换器，工作温度为-40～85 ℃，适用于恶劣的工作环境。STM32通过I2C接口向BH1750FVI发送控制指令，设置工作模式。 　　与传统的上下左右四个传感器设计布置相比，本文改进了光照传感器探头设计，采用3个BH1750FVI，其位置呈字母“L”分布。如图2所示。选定太阳自左向右运动，在太阳斜射探头平面时，1号传感器与2号传感器之间会存在光照差值，STM32此时判断差值是否大于预设值，若大于则驱动水平电机朝光照强的方向运动， 从而调整太阳能板的方位角。而后在垂直方向上判断2